Estudios de Moffitt impulsan la investigación oncológica mediante análisis de la dieta, biomarcadores espaciales e ingeniería

Los investigadores del Moffitt Cancer Center han publicado múltiples estudios que avanzan en la comprensión de los factores de riesgo del cáncer y la predicción del tratamiento, al tiempo que organizaron una cumbre nacional sobre innovaciones de ingeniería en investigación oncológica.

Un nuevo estudio publicado en el British Journal of Cancer sugiere que las personas que siguen dietas basadas en plantas pueden tener un riesgo general ligeramente menor de desarrollar cáncer en comparación con quienes consumen carne de forma habitual. Los investigadores combinaron datos de varios grandes estudios de cohortes prospectivos que hicieron seguimiento de diagnósticos de cáncer entre personas que informaron distintos patrones dietéticos, incluidos consumidores de carne, vegetarianos y veganos. En conjunto, el estudio encontró que las dietas vegetarianas se asociaron con una reducción notable del riesgo global de cáncer en comparación con las dietas que incluían carne.

El estudio también identificó algunas asociaciones inesperadas para tipos específicos de cáncer. Los vegetarianos presentaron un mayor riesgo notificado de carcinoma de células escamosas de esófago, mientras que los veganos mostraron un mayor riesgo de cáncer colorrectal. Los investigadores subrayan que estos hallazgos requieren más investigación y deben interpretarse con cautela.

Un investigador del Moffitt Cancer Center que estudia la nutrición y el riesgo de cáncer afirma que las dietas basadas en plantas contienen varias características que podrían ayudar a explicar la tendencia general protectora frente al cáncer. Las dietas basadas en plantas tienden a ser ricas en fibra, antioxidantes, vitaminas, minerales y fitoquímicos que ayudan a reducir la inflamación, favorecen una función intestinal saludable y protegen a las células del daño en el ADN. También suelen ser más bajas en grasas saturadas y con mayor densidad de nutrientes, lo que puede ayudar a mantener un peso corporal más saludable, un factor importante en la prevención del cáncer.

El estudio es observacional, lo que significa que puede identificar asociaciones, pero no puede demostrar causalidad. Incluso con un tamaño muestral muy grande y un seguimiento prolongado, las personas que eligen dietas vegetarianas o veganas pueden diferir de quienes comen carne en otros comportamientos relacionados con la salud, como el tabaquismo, el consumo de alcohol, la actividad física o los hábitos de cribado. Los hallazgos respaldan la idea de que las dietas basadas en plantas pueden reducir el riesgo de cáncer, pero no demuestran que cambiar la dieta haga que el riesgo disminuya directamente.

Una hipótesis para el hallazgo sobre cáncer de esófago es que algunos vegetarianos podrían consumir niveles más bajos de ciertos micronutrientes específicos como el zinc o el selenio, que desempeñan funciones en el mantenimiento de la integridad del revestimiento esofágico. Otra posibilidad es que factores de estilo de vida o culturales, no captados por completo en los datos, difieran entre vegetarianos y no vegetarianos en determinadas regiones. El mayor riesgo de cáncer colorrectal notificado entre veganos también podría reflejar diferencias en la ingesta de nutrientes u otros factores del estilo de vida. Las dietas veganas pueden variar ampliamente entre y dentro de las poblaciones, y algunas pueden ser bajas en calcio, vitamina D o B12, nutrientes asociados con la protección frente al cáncer colorrectal.

En una investigación aparte publicada en Cancer Research, investigadores de Moffitt identificaron ecosistemas tumor–inmunitarios espaciales distintos que predicen si los pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas avanzado se beneficiarán de la inmunoterapia. Los hallazgos muestran que analizar cómo se organizan e interactúan las células tumorales e inmunitarias dentro del microambiente tumoral puede predecir la progresión de la enfermedad con mayor precisión que el estado de PD-L1 por sí solo. El artículo apareció en la portada de la publicación y también forma parte de su serie especial de Data Science.

Mediante imagen multiplex, estadística espacial y aprendizaje automático, los investigadores analizaron biopsias pareadas antes y durante el tratamiento de pacientes inscritos en un ensayo clínico que combinaba el inhibidor de HDAC vorinostat con el inhibidor de PD-1 pembrolizumab. En lugar de centrarse en marcadores individuales, el equipo examinó cómo se posicionaban las células inmunitarias y las células tumorales en relación unas con otras, definiendo “vecindarios” espaciales y ecologías tumor–inmunitarias más amplias.

Los tumores de pacientes cuya enfermedad progresó se caracterizaron por una arquitectura inmunosupresora antes del inicio del tratamiento, incluida una mayor agrupación espacial de linfocitos T reguladores FoxP3-positivos y células inmunitarias que expresan PD-1 cerca de las células tumorales. En cambio, los tumores de pacientes con enfermedad estable mostraron una colocalización más intensa de linfocitos T efectores CD3- y CD8-positivos que interactuaban con las células tumorales. Estos hallazgos sugieren que la respuesta a la inmunoterapia puede estar influida por la organización espacial preexistente dentro del microambiente tumoral.

Cuando los investigadores entrenaron modelos predictivos utilizando estas características del ecosistema espacial, lograron hasta un 87.5% de precisión al pronosticar la progresión de la enfermedad. En comparación, el uso de la expresión de PD-L1 por sí sola resultó en aproximadamente un 63% de precisión predictiva. Los resultados respaldan ampliar el diagnóstico del cáncer de pulmón más allá de las pruebas de un solo marcador hacia biomarcadores espaciales que podrían ayudar a guiar decisiones de inmunoterapia más precisas.

El objetivo principal fue definir y cuantificar ecologías tumor–inmunitarias distintas en el cáncer de pulmón de células no pequeñas y determinar si estos patrones espaciales pueden predecir la progresión de la enfermedad y la respuesta a la inmunoterapia. La respuesta al tratamiento depende de cómo las células están organizadas espacialmente e interactúan funcionalmente, no solo de si ciertos marcadores están presentes. Los respondedores tenían tumores más permisivos para la respuesta inmunitaria antes del tratamiento. Los no respondedores tenían tumores con una arquitectura espacial supresora que limitaba un ataque inmunitario eficaz. Estos patrones de ecosistema estaban presentes en gran medida antes de que comenzara la terapia.

Los hallazgos respaldan ir más allá de las pruebas de un solo marcador hacia una estratificación de pacientes basada en ecosistemas. Los pacientes con ecosistemas inmunopermisivos pueden beneficiarse de los inhibidores de puntos de control (checkpoint inhibitors) solos, mientras que aquellos con ecosistemas supresores podrían dirigirse antes hacia terapias combinadas o ensayos clínicos. Aunque todavía no es rutinario, la inmunohistoquímica multiplex y las plataformas de patología digital son cada vez más comunes. Con una validación adicional y herramientas computacionales más simplificadas, el perfilado inmunitario espacial podría convertirse en parte del diagnóstico del cáncer de pulmón en los próximos años.

Este estudio fue respaldado por el National Cancer Institute (U01CA232382, U54CA274507), el Moffitt Center of Excellence for Evolutionary Therapy y el Moffitt Lung Cancer Center of Excellence.

Investigadores, ingenieros, clínicos y líderes de políticas se reunieron en Tampa para la cuarta edición anual de la Cancer Engineering Summit, un evento de tres días centrado en cómo la innovación impulsada por la ingeniería está redefiniendo el futuro de la investigación oncológica. Un elemento central de la reunión de este año fue el simposio New Approach Methodologies (NAMs), que destacó tecnologías emergentes diseñadas para reducir la dependencia de las pruebas en animales, al tiempo que se acelera el camino desde el descubrimiento hasta la atención del paciente.

Durante décadas, los modelos animales han sido una piedra angular de la investigación oncológica. Sin embargo, muchas terapias que parecen prometedoras en animales no producen los mismos resultados en las personas. A medida que los tratamientos contra el cáncer se vuelven más dirigidos y biológicamente complejos, los investigadores recurren cada vez más a sistemas relevantes para humanos que replican mejor la biología tumoral y las respuestas específicas del paciente.

El simposio NAMs fue el evento de apertura de la cumbre y reunió a líderes de gobierno, academia e industria para explorar cómo plataformas de laboratorio avanzadas, biomateriales, modelización computacional e inteligencia artificial están modernizando la investigación preclínica. Estos enfoques buscan mejorar la precisión predictiva, reducir los costos de desarrollo, acortar los plazos hasta los ensayos clínicos y disminuir de manera significativa el uso de animales.

El director del Departamento de Bioingeniería del Moffitt Cancer Center desarrolla sistemas tumorales tridimensionales (3D) diseñados por ingeniería que recrean características clave de los cánceres humanos en el laboratorio. A diferencia de los cultivos celulares tradicionales bidimensionales o de algunos modelos animales, estas plataformas 3D permiten a los investigadores estudiar cómo las células cancerosas interactúan con el tejido circundante y con las células inmunitarias. El equipo también diseña plataformas basadas en biomateriales que imitan las propiedades físicas y mecánicas del tejido humano, lo que permite pruebas más realistas de terapias contra el cáncer. Al evaluar la respuesta y la resistencia a fármacos en estos sistemas diseñados, los investigadores pueden identificar tratamientos prometedores antes y, potencialmente, reducir fracasos clínicos costosos en fases tardías.

El simposio NAMs fue coorganizado por el vicepresidente de estrategia de cartera en la Innovation and Entrepreneurship Office de Moffitt, quien destacó la importancia estratégica más amplia del evento. Moffitt espera liderar en este ámbito desde una perspectiva oncológica, y la institución trabaja para reunir a las personas y sacar a la luz las preguntas que están dando forma al campo y que establecerán la agenda para todos los que trabajan en el desarrollo de más y mejores curas contra el cáncer.

De cara al futuro, los ponentes enfatizaron que la colaboración en ingeniería será esencial para fabricar, escalar y producir plataformas NAMs realistas. El director del National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering del NIH subrayó la importancia de la experiencia interdisciplinaria para trasladar estas tecnologías de sistemas de prueba de concepto a herramientas de investigación escalables. Los avances futuros pueden incluir la integración de sensores avanzados y tecnologías de imagen con la ingeniería de fluidos y de procesos para crear sistemas con control por retroalimentación capaces de monitorizar el comportamiento tumoral en tiempo real.